JP5223524B2 - 鋼板連続処理ラインの通板速度予測装置、鋼板連続処理ラインの速度制御方法、および鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
同図に示すように、この連続処理ライン100は、入り側から順に、入側セクションA、中央セクションCおよび出側セクションDを有する。
入側セクションAは、ペイオフリール10に、コイル状に巻き取られた鋼板(ストリップ)Sを払い出す。この入側セクションAには、溶接機2が装備されており、払い出した鋼板Sのコイル後端に、次に処理する鋼板Sのコイル先端を溶接して相互を繋げる溶接処理が行われる。これにより、連続処理ラインは、鋼板Sを連続して処理することができる。また、中央セクションCは、例えば、熱処理、化学処理等を行うプロセス(同図での符号4,8)が設置されており、各プロセスにおいて所定の処理がなされる。そして、出側セクションDには、切断機20および巻き取り装置30が設けられており、中央セクションCで所定の処理がなされた鋼板Sは、上記溶接処理で相互に繋げられたコイルの溶接点を切断機20でカットされた後に、巻き取り装置30により巻き取られる。なお、出側セクションDでは、入り側で一つであったコイルの鋼板Sが、いくつかに分割されて巻き取られることもあり、また、入り側では複数個のコイルの鋼板Sが、出側で一つのコイルの鋼板Sとして巻き取られることもある。
詳しくは、図22および図23に示すように、各ルーパ3,7は、複数の固定ロール3a,7aと、複数の稼動ロール3b,7bと、をそれぞれ有して構成されている。なお、各ルーパ3,7の構成は同様なので、図23では、入側セクションAのルーパ3を例に図示および説明をし、以下、出側のルーパ7については図示および説明を省略する。
ここで、例えば特許文献1には、必要な入側セクションまたは出側セクションの停止時間と、低速度運転時間の予測値と、監視した入側および出側のルーパのコイル貯蔵長さとから中央セクションでの最高速を演算し、演算された通板速度が実際の通板速度よりも小さい場合には、実際の通板速度を下げるようにする技術が開示されている。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、与えられたルーパ容量内で、鋼板連続処理ラインの停止を可及的に防止し得る鋼板連続処理ラインの通板速度予測装置、鋼板連続処理ラインの速度制御方法、および鋼板の製造方法を提供することを課題としている。
そこで、このような場合に、第一の発明に係る通板速度予測装置においては、前記予測計算手段は、所定のセクションに、鋼板の接続点が通過してから次の接続点が通過するまでの予測時間を計算するとともに、その計算された予測時間における当該所定のセクションでの予測通板速度の平均値を算出し、前記画面表示手段は、前記予測計算工程で算出された予測通板速度の平均値を、当該所定のセクションでの前記目標通板速度として前記画面に表示する構成を有している。
また、第二の発明に係る鋼板連続処理ラインの速度制御方法において、通板速度が手動介入により変更された結果、ルーパ位置が所定範囲にならないと予測される場合は、予測計算の中断または警告を行えば、自動制御時だけでなく、手動介入時においても安定した操業を行う上でより好適である。
したがって、この第四の発明に係る鋼板の製造方法によれば、与えられたルーパ容量内で、鋼板連続処理ラインの停止を可及的に防止しつつ、鋼板を製造することができる。
図1は、本発明に係る鋼板連続処理ライン(鋼板製造プロセスライン)の第一実施形態であり、同図に示すように、この鋼板連続処理ライン1は、熱処理、化学処理等を行うプロセスとして、酸洗設備4およびトリマ設備6を有する例である。なお、上記説明した従来の鋼板連続処理ライン100ないし110と同様の構成については同一の符号を付して説明する。
同図に示すように、ライン制御用計算機40は、上述の鋼板連続処理ライン1の操業全般を司るライン制御手段であり、上記鋼板連続処理ライン1で処理する鋼板Sのコイルの情報や、現在の各ルーパ位置情報(コイル貯蔵長さ)、現在の各セクションでの通板速度情報、現在のライン上の鋼板の接続点(溶接点)位置情報等の情報が随時に格納されるようになっている。そして、本発明に係る通板速度予測装置70は、ガイダンス計算機50と表示装置60とを備えて構成されている。
同図に示すように、このガイダンス計算機50では、鋼板連続処理ライン1の操業中は、同図にステップS10〜S50に示す一連の通板速度予測処理が繰り返し実行されるようになっている。つまり、この通板速度予測処理が実行されると、ステップS10にて、ライン制御用計算機40から、今から鋼板連続処理ライン1に通板される鋼板Sの通板順序、および各鋼板Sの厚さ、幅、長さ、種別(品種、鋼種など)等の操業条件や、鋼板Sに関する情報(操業情報)を入力する。次いで、ステップS20に移行して一連の予測計算処理がなされる。次いで、ステップS40では、各セクションでの目標通板速度を決定可能な情報を、各セクションの運転者Mに視認可能に表示装置60に表示し、ステップS50では、ライン制御用計算機40から、鋼板連続処理ライン1で処理する鋼板Sのコイルの情報や、現在の各ルーパ位置情報、現在の各セクションでの通板速度情報、現在のライン上の鋼板Sの接続点位置情報等を読み込んで、処理をステップS10に戻す、という一連の通板速度予測処理が繰り返しなされる。この一連の通板速度予測処理は、例えば1秒など、決まった周期毎(予測計算周期毎)に実行される。なお、この一連の通板速度予測処理の周期は、鋼板連続処理ライン1の最高速度によって適宜決定される。
この予測計算処理は、ライン制御用計算機40から取得した、各セクションでの通板速度情報、現在の各ルーパ位置情報および現在のライン上の鋼板Sの接続点位置情報を初期値として、ある時刻から所定時間または任意時間経過するまでの将来の各セクションでの通板速度、各ルーパ位置および各接続点(溶接点)位置の予測計算がそれぞれ行なわれる。ここで、この、ある時刻から所定時間または任意時間経過するまでの時間を「予測時間」と呼ぶことにする。この予測時間としては、少なくとも各セクションでコイル1本の処理が終了する時間以上が望ましく、例えば100秒や、1000秒等が考えられる。
入側セクションAのステータス変更処理では、同図に示すように、上記連続処理ライン1の入り側では、鋼板Sのコイルが、「溶接中」か「装入中」かの二つのステータスがある。この二つのステータスは、ペイオフリール10のコイルの残長、および溶接完了か否かで変更する。すなわち、入側セクションAでは、溶接中は通板速度を0(零)にし、溶接が完了したら加速を開始する。
つまり、上記予測計算処理では、図6に示すように、入側セクションAでのコイルの残長を計算(ステップS211)し、以下、ステップS212〜ステップS216に示すように、入側セクションAのステータス変更処理の入側ステータス確認(ステップS212)、前回の入側ステータスの確認(ステップS213)で、共に溶接中の場合は、溶接のための停止完了から通板の停止時間を積算し(ステップS214)、その積算された停止時間が溶接のための時間を超えたら、溶接完了フラグを立てる(ステップS215)。また、前回溶接中でなく、今回溶接中であれば、溶接時間に「0(零)」をセットする(ステップS216)。
C1=CL−v1×dt (式1)
ただし、(式1)において、C1:入側セクションAでのコイルの残長、CL:前回計算時のコイルの残長、v1:入側セクションでの通板速度、であり、dtは、予測計算での計算周期(=例えば1秒)である。
出側セクションDでは、トリマ設備8で鋼板Sの幅を目標幅に幅変えする際に一旦停止することと、切断機20での切断のために減速する必要がある。そのため、同図に示すように、「搬送中」、「減速開始」、「停止開始」、「減速運転中」および「停止中」の5つのステータスがある。
以下、上記予測計算処理で予測する、各セクションA,C,Dの通板速度の決定ルールを入側セクションAから順に示す。但し、t:現在時刻、t1:予測時間、v2:中央セクションでの通板速度、v3:出側セクションでの通板速度、V1max:入側セクション最高速度、v3c:切断時の速度、L1:入側ルーパのコイル貯蔵長さ、L2:出側ルーパのコイル貯蔵長さ、L1u:入側ルーパ位置端側入側セクション減速位置、L1l:入側ルーパ短端側中央セクション減速位置、L2u:出側ルーパ位置端側中央セクション減速位置、L2l:出側ルーパ短端側出側セクション減速位置をそれぞれ表す。また、予測計算は、時間dt毎に、時間t1分の予測計算をすることを表している。
(1.1)入側セクションステータスによる速度変更
溶接中:v1=0
装入中:v1=V1max
(1.2)ルーパ運用に関する速度変更
L1>L1uとなったらv1を減速する
vl>v2の場合、v1←v2とする
vl<v2の場合、v1←0とする
(2.1)中央セクションステータスによる速度変更
但し、中央セクションステータスはなし
(2.2)ルーパ運用に関するルール
L1<L1lとなったらv2を減速、v2←v1とする
L2>L2uとなったらv2を減速、v2←v3とする
(3.1)出側セクションステータスによる速度変更
幅変えの停止時:v3=0
切断のための減速時:v3=v3c
(3.2)ルーパ運用に関するルール
L2<L2lとなったらv3を減速、v3←v2とする
L1=L1’+(v2−v1)×dt (式2)
L2=L2’+(v3−v2)×dt (式3)
さらに、ステップS20の予測計算においては、以下の(式4)〜(式7)でコイルの溶接点の位置(ステップS26)も予測計算する。ここで、溶接点の位置情報としては、ペイオフリール10からの距離情報、および複数のセクションのうちのいずれのセクションにいるかという情報がある。
X2 *:入側ルーパ終了位置
X2 *=X1+L1 (式4)
X3 *:中央セクション終了位置
X3 *=X1+L1+X2 (式5)
X4 *:出側ルーパ終了位置
X4 *=X1+L1+X2+L2 (式6)
X5 *:出側セクション終了位置
X5 *=X1+L1+X2+L2+X3 (式7)
Np=t1/dt (式8)
ここで、この通板速度予測装置70は、上述したガイダンス計算機50で予測計算された結果から、将来の各ルーパ3,7の位置、将来の各セクションA,C,Dでの通板速度、将来の各セクションA,C,Dでの加速タイミングまたは減速タイミング、および将来の鋼板Sの接続点位置のうち一つまたは複数の情報を、ラインの運転者Mがその情報を元に各セクションA,C,Dでの目標通板速度を決定可能な情報として表示装置60の画面に表示して運転者Mに提示する。その際、運転者Mに提示(表示)するには、いろいろな提示形態が考えられる。図10(a)〜(f)に、予測情報を運転者Mにガイダンス表示する表示装置60での画面表示例を示す。
上述のように、この鋼板連続処理ライン1に付設される通板速度予測装置70は、ガイダンス計算機50と表示装置60とを有しており、このガイダンス計算機50は、鋼板連続処理ライン1を制御するライン制御用計算機40からの、現在の各ルーパ3,7の位置情報、現在の各セクションA,C,Dでの通板速度情報、現在の鋼板連続処理ライン1上の鋼板Sの接続点位置情報に基づいて、将来の各ルーパ3,7の位置、将来の各セクションA,C,Dでの通板速度、将来の鋼板連続処理ライン1上の鋼板Sの接続点位置を予測計算し、表示装置60は、図10(a)〜(f)に画面表示例を示すように、将来の各ルーパ3,7の位置(図10(d))、将来の各セクションA,C,Dでの通板速度(図10(a))、将来の各セクションA,C,Dでの加速タイミングまたは減速タイミング(図10(c))、および将来の鋼板Sの接続点位置等のうち一つまたは複数の情報を、ラインの運転者Mがその情報を元に各セクションA,C,Dでの目標通板速度を決定可能な情報として画面に表示するので、一定時間における将来の各セクションA,C,Dでの通板速度、および各ルーパ位置、コイル溶接点の位置などを予測することができ、その予測情報を表示装置60の画面に表示して運転者Mに提示することができる。そのため、与えられたルーパ容量内で、鋼板連続処理ライン1の停止を可及的に防止することができる。したがって、例えば特許文献1に記載の技術のように、鋼板連続処理ライン全体としての通板速度を変更することなく、安定した操業を行うことができる。
例えば、上記第一実施形態では、本発明に係る通板速度予測装置を付設する鋼板連続処理ラインの例として、入側セクションA、中央セクションCおよび出側セクションDを有し、入側セクションAおよび中央セクションCの間、並びに、中央セクションCおよび出側セクションDの間に、ルーパ3,7がそれぞれ設置されている例で説明したが、これに限定されず、例えば、上記図24に例示する連続処理ライン110のように、3つのプロセス(同図での符号4,6,8)が連続化された連続処理ラインに付設可能なことは勿論である。
そこで、このような場合に、上記図3に例示した通板速度予測処理のフローチャートに対して、出側セクションDのコイル毎の通板速度を一定にする運転を行う点が上記第一実施形態とは異なる変形例を図11に示す。
V3mean=(1/(Tm/dt))Σv3 (式9)
そして、この値を当該コイルの出側セクションDでの目標速度とし、この目標速度を運転者Mに対して表示装置60でガイダンス表示する。なお、溶接点が「出側セクション終了位置」に来ていない場合の予測計算は、v3をV3meanと固定して、あらかじめ決められた予測時間t1だけ行う。
ここで、ステップS16での手動介入処理について、図14および表1を参照して詳しく説明する。
同図に示すように、この操業異常判定処理は、上記予測計算において、まず、ルーパ位置が上下限値にかかるか否かのチェックを行う。そして、入側、出側の各ルーパ位置が上限にかかった場合には、上流側セクションの通板を停止する。但し、停止すべきセクションが手動介入されていることによって自動制御できない場合には、警告(アラーム)を発して、予測計算を中断する。なお、この警告(同図での警告表示(1)〜(4))は、以下に例示するような表示を、運転者から視認可能な表示装置60等の画面に表示したり、音声によって報知したりすることによって発することができる。
警告表示(2):「中央速度を減速しないと入側ルーパが下限にかかります」
警告表示(3):「中央速度を減速しないと出側ルーパが上限にかかります」
警告表示(4):「出側速度を減速しないと出側ルーパが下限にかかります」
また、予測計算のなかで各セクションの通板を停止するが否かのチェックを行い、通板を停止する場合は、上記同様に警告(アラーム)を発する(同図での警告表示(5)〜(7))。
警告表示(6):「中央セクションが停止します」
警告表示(7):「出側セクションが停止します」
以上説明したように、この第二実施形態によれば、上記操業異常判定処理を実行することによって、自動制御時だけでなく、手動介入時においても安定した操業を行うことができる。
2 溶接機
3 入側ルーパ
4 酸洗設備(中央セクションでのプロセス)
5 中間ルーパ
6 (中央セクションでのプロセス)
7 出側ルーパ
8 トリマ設備
10 ペイオフリール
11〜14 ブライドルロール
20 切断機
30 巻き取り装置
40 ライン制御用計算機(ライン制御手段)
50 ガイダンス計算機(予測計算手段)
60 表示装置(画面表示手段)
70 通板速度予測装置
Claims (5)
- 複数のルーパを介して複数のセクションが連続化された鋼板連続処理ラインにおける各セクションでの鋼板の通板速度を予測する通板速度予測装置であって、
現在の各ルーパ位置情報、現在の各セクションでの通板速度情報、および現在のライン上の鋼板の接続点位置情報に基づいて、各ルーパ位置が所定範囲内になるように各セクションでの鋼板の通板速度を制御した場合の、将来の各ルーパ位置、将来の各セクションでの通板速度、および将来のライン上の鋼板の接続点位置を予測計算する予測計算手段と、その予測計算手段で予測計算された結果から、将来の各ルーパ位置、将来の各セクションでの通板速度、将来の各セクションでの加速タイミングまたは減速タイミング、および将来の鋼板の接続点位置のうち一つまたは複数の情報を画面に表示する画面表示手段と、を有し、
前記予測計算手段は、所定のセクションに、鋼板の接続点が通過してから次の接続点が通過するまでの予測時間を計算するとともに、その計算された予測時間における当該所定のセクションでの予測通板速度の平均値を算出し、前記画面表示手段は、前記予測計算工程で算出された予測通板速度の平均値を、当該所定のセクションでの前記目標通板速度として前記画面に表示することを特徴とする鋼板連続処理ラインの通板速度予測装置。 - 複数のルーパを介して複数のセクションが連続してなる鋼板連続処理ラインにおいて、各セクションでの鋼板の通板速度を制御する方法であって、
現在の各ルーパ位置情報、現在の各セクションでの通板速度情報、および現在のライン上の鋼板の接続点位置情報に基づいて、各ルーパ位置が所定範囲内になるように各セクションでの鋼板の通板速度を制御した場合の、将来の各ルーパ位置、将来の各セクションでの通板速度、および将来のライン上の鋼板の接続点位置を予測計算し、その予測計算された通板速度にしたがって、鋼板の通板速度を制御し、
当該通板速度が手動介入により変更されたセクションについては、手動介入による通板速度を当該セクションでの通板速度として前記予測計算を行うことを特徴とする鋼板連続処理ラインの速度制御方法。 - 通板速度が手動介入により変更された結果、ルーパ位置が所定範囲にならないと予測される場合は、予測計算の中断または警告を行うことを特徴とする請求項2に記載の鋼板連続処理ラインの速度制御方法。
- 複数のルーパを介して複数のセクションが連続してなる鋼板連続処理ラインにおいて、各セクションでの鋼板の通板速度を制御する方法であって、
請求項1に記載の鋼板連続処理ラインの通板速度予測装置を用いて、その画面表示手段に表示された情報を元に、各セクションでの目標通板速度を決定して、鋼板の通板速度を制御することを特徴とする鋼板連続処理ラインの速度制御方法。 - 複数のルーパを介して複数のセクションが連続してなる鋼板連続処理ラインにおける鋼板の製造方法であって、
請求項2〜4のいずれか一項に記載の鋼板連続処理ラインの速度制御方法によって決定された通板速度にしたがって、前記鋼板連続処理ラインの各セクションを通板させて鋼板を製造することを特徴とする鋼板の製造方法。
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